【特別策劃】混凝土企業(yè)的碳足跡核查

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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第4期

特別策劃：混凝土企業(yè)的碳足跡核查

黃天勇

國際能源署（IEA）報告顯示，全球二氧化碳排放量逐年增加，2023年約排放37.4 Gt，其中建筑行業(yè)排放占比8.1%。我國碳排放約占全球總量的31%，其中建材行業(yè)碳排放約占全國總碳排放的13%。

混凝土是當今世界使用最廣泛的建筑材料，在國家重大工程建設(shè)中發(fā)揮重要作用，是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)原材料和重要支柱產(chǎn)業(yè)。在主要的建筑材料中，1kg混凝土的CO排放量與能耗最低（見圖1），然而2023年我國預拌混凝土產(chǎn)量達26.9億立方米，因此由于混凝土用量大導致的混凝土碳排放不可忽視。為此，混凝土企業(yè)需要從知定義、明邊界、清路徑三個方面做好準備。

1 混凝土碳足跡

國外三部較權(quán)威的規(guī)范／標準用于評價產(chǎn)品的碳足跡：英國的PAS 2050《商品和服務在生命周期內(nèi)的溫室氣體排放評價規(guī)范及使用指南》、世界資源研究所／可持續(xù)發(fā)展商業(yè)委員會（WRI/WBCSD）的溫室氣體核算協(xié)議和ISO14067標準。

碳足跡是指由個人、組織、事件或產(chǎn)品直接和間接造成的溫室氣體（GHG）排放總量，以二氧化碳當量（COe）表示。

產(chǎn)品碳足跡（Product Carbon Footprint, PCF）是指衡量某個產(chǎn)品在其生命周期各階段的溫室氣體排放量總和，即從原材料開采、產(chǎn)品生產(chǎn)（或服務提供）、分銷、使用到最終處置/再生利用等多個階段的各種溫室氣體排放的累加。產(chǎn)品碳足跡的計算結(jié)果為產(chǎn)品生命周期各種溫室氣體排放量的加權(quán)之和，用二氧化碳當量（COe）表示，單位為kgCOe或者gCOe。

從碳足跡及產(chǎn)品碳足跡的定義來看，產(chǎn)品碳足跡是考慮其整個生命周期過程中的碳足跡。為了考察混凝土在其整個生命周期過程中的碳足跡，可以考慮采取以下三種方式：

（1）“搖籃到搖籃”：混凝土原材料→混凝土生產(chǎn)→混凝土運輸→混凝土澆筑→建筑物使用→建筑物拆除→混凝土回收/加工→混凝土原料。

（2）“搖籃到墳墓”：混凝土原材料→混凝土生產(chǎn)→混凝土運輸→混凝土澆筑→建筑物使用→建筑物拆除。

（3）“搖籃到大門”：混凝土原材料→混凝土生產(chǎn)→混凝土運輸→混凝土澆筑。

目前我國頒布了T/CBMF 33—2018《產(chǎn)品生命周期評價技術(shù)規(guī)范 預拌混凝土與砂漿》和T/CBMF 27—2018《預拌混凝土 低碳產(chǎn)品評價方法及要求》，相關(guān)標準規(guī)定的混凝土碳足跡包括的是混凝土原材料、混凝土制備及混凝土運輸。圖2為單方C30混凝土碳足跡。由圖2可以看出，混凝土碳排放中，原材料占比為90%，特別是水泥的碳排放占比為80%，能源、生產(chǎn)、運輸階段碳排放占比較低。

2 混凝土碳足跡系統(tǒng)邊界

混凝土產(chǎn)品碳足跡系統(tǒng)邊界見圖3。系統(tǒng)邊界包含的單元過程：（1）原材料獲?。夯炷辽a(chǎn)過程中消耗主要原材料開采及生產(chǎn)過程；（2）能源獲?。核性?、原油、建立、汽油、燃料油等能源的開采及生產(chǎn)過程；（3）利廢原料獲?。夯炷辽a(chǎn)過程中消耗主要利廢原料的生產(chǎn)過程；（4）原料運輸：主要原材料、能源及利廢原料的運輸過程；（5）混凝土生產(chǎn)：混凝土產(chǎn)品生產(chǎn)所涵蓋的全部工序；（6）混凝土運輸：混凝土的運輸過程；（7）混凝土澆筑：混凝土泵送過程；（8）建筑物使用：混凝土使用及維護過程；（9）生命末期：產(chǎn)品拆除、回收、循環(huán)及最終處置過程。

3 混凝土企業(yè)低碳化路徑

目前對于低碳混凝土還沒有統(tǒng)一的定義。歐洲學者將低碳混凝土定義為具有與對照混凝土同等的性能、耐久性和用途，且CO排放較低的混凝土。美國自然資源保護委員會將低碳混凝土定義為相對于傳統(tǒng)的規(guī)范做法，采取一項或多項措施，減少混凝土全生命周期溫室氣體排放的方法。我國對于低碳混凝土的定義為滿足低碳排放指標要求的混凝土材料、產(chǎn)品和工程的總稱，低碳核心是減少CO排放量。

根據(jù)低碳混凝土的定義及混凝土產(chǎn)品碳足跡評價，混凝土低碳化路徑主要有以下幾個方面：

3.1 原材料低碳化路徑

（1）采用新型低碳膠凝材料/水泥

根據(jù)不同應用場景需求選擇低熟料因子水泥、低碳水泥、新型低碳膠凝材料。其中低熟料因子水泥是用高爐礦渣、粉煤灰、火山灰材料、石灰石等混合材替代部分熟料的水泥；低碳水泥包括高貝利特水泥、硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥；新型低碳膠凝材料包括煅燒粘土—石灰石復合水泥（LC3）、堿激發(fā)膠凝材料、碳化膠凝材料、磷酸鎂水泥等。

同時應優(yōu)先選擇采用原燃料替代、對現(xiàn)有窯設(shè)備進行效率升級、生產(chǎn)過程智能化、碳捕集利用（CCUS）技術(shù)等生產(chǎn)過程降碳的水泥。

（2）提升固體廢棄物的替代率

采用礦渣粉、粉煤灰、天然火山灰、硅灰、石灰石粉、偏高嶺土、煅燒粘土等固體廢棄物基微粉作為摻合料來替代部分水泥，提高摻合料用量。采用機制砂、尾礦、廢石、建筑垃圾、煤矸石等固體廢棄物替代天然砂石骨料。

（3）開發(fā)高性能多功能外加劑

針對混凝土功能需求，開發(fā)專用的高性能減水劑、增強劑、水分蒸發(fā)抑制劑、水化熱調(diào)控劑、膨脹劑、減縮劑、阻銹劑、防腐劑等，進一步提升混凝土性能及使用壽命。

3.2 混凝土生產(chǎn)低碳化路徑

（1）混凝土配合比優(yōu)化

生產(chǎn)過程中要注重混凝土配合比的優(yōu)化，主要包括在滿足工作性能和施工性能的前提下，選擇級配和粒形較優(yōu)的骨料，實現(xiàn)緊密堆積；增大礦物摻合料種類和摻量、選用多組分膠凝體系。

（2）開發(fā)多品種混凝土產(chǎn)品

依據(jù)應用場景需求開發(fā)高抗裂混凝土、自愈合混凝土、超高性能混凝土、纖維增強混凝土等，滿足超大體積、超深地下空間、超深水下工程、極端環(huán)境等工程需求，實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)超長服役。

（3）混凝土生產(chǎn)智能化

選用生產(chǎn)運行全流程智慧化工廠管理系統(tǒng)，包括ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)、智慧物流系統(tǒng)、在線質(zhì)量分析與控制技術(shù)、智能巡檢和設(shè)備管理系統(tǒng)、工藝過程優(yōu)化系統(tǒng)等。

3.3 混凝土運輸?shù)吞蓟窂?/strong>